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The trend to sustainable construction in the building sector has greatly increased in recent years. In certain segments of the market (e.g. office and retail properties), building certificates are essential marketing aids and are having an increasing effect on competition, with questions of energy efficiency and interior air quality being of particular significance. A comprehensive series of European standards is now available, which also include a harmonised assessment concept. In infrastructure construction, this development has mostly been reflected in the estimation of lifecycle costs, durability and maintenance costs in bridge building and the recycling of material excavated from tunnels.
The new EU construction products regulation has required since 01/07/2013 the recyclability and durability of structures (i.e. buildings and infrastructure works) as well as the use of environmentally compatible raw materials and secondary materials. This paper investigates the question, whether and to what extent the assessment concepts and methods that have been developed can be applied to the design of civil engineering works, as is currently under discussion by the technical committee CEN/TC 350 “Sustainability of construction works”.
Der Trend zum nachhaltigen Bauen hat in den letzten Jahren im Hochbau stark zugenommen. In bestimmten Marktsegmenten (z. B. Büro- und Handelsimmobilien) sind Gebäudezertifikate unentbehrliche Vermarktungshilfen, die zunehmend den Wettbewerb beeinflussen, wobei oft Fragen der Energieeffizienz oder der Raumluftqualität im Vordergrund stehen. Mittlerweile steht ein umfassendes europäisches Regelwerk zur Verfügung, das auch ein harmonisiertes Bewertungskonzept umfasst. Im Infrastrukturbau konzentriert sich diese Entwicklung vor allem auf die Abschätzung von Lebenszykluskosten, Dauerhaftigkeit und Instandhaltungsaufwand im Brückenbau oder auf die Verwertung von Tunnelausbruch.
Die neue EU-Bauprodukteverordnung fordert seit 01.07.2013 die Rezyklierbarkeit und Dauerhaftigkeit von Bauwerken (also Gebäude und Infrastrukturbauten) sowie die Verwendung von umweltverträglichen Rohstoffen und Sekundärbaustoffen. Der vorliegende Beitrag geht der Frage nach, ob und in welchem Ausmaß die zwischenzeitlich entwickelten Bewertungskonzepte und Ansatzpunkte für die Planung auf den Tiefbau übertragen werden können, wie dies gegenwärtig auch im CEN/TC 350 “Sustainability of construction works” diskutiert wird.

Several attempts have been made to introduce the adhesive bonding technique into steel construction, showing that this technique is promising and could replace traditional joining methods such as bolts, rivets and welding. Epoxy adhesive is used for structural joints more than acrylic due to its advanced properties such as its high capacity and its relatively good resistance to aging and environmental effects when compared with acrylic.
The following paper briefly shows the difference between the use of epoxy and acrylic adhesives when bonding steel plates to strengthen lightweight cold-formed galvanized steel girders. The thickness of the adhesive layers is 0.65 mm. Strengthened girders were tested experimentally at room temperature (20 °C) in 3-point bending tests and numerically investigated at -20 °C and 40 °C. The results show the efficiency of the bonded strengthening joints and that acrylic has an advantage in that it can absorb the deformations of the ductile steel without breaking.

Verstärkung von Stahlleichtbauprofilen durch Epoxid- und Acrylat-Klebverbindungen.
Bei der Untersuchung von Klebverbindungen im Stahlleichtbau hat sich gezeigt, dass diese Technik erfolgversprechend ist und die traditionellen Fügetechniken, wie Schrauben, Nieten und Schweißen, ersetzen kann. Epoxidklebstoff wird bei Stahlverbindungen häufiger verwendet als Acrylatklebstoff, da dieser bessere Eigenschaften wie hohe Festigkeit, relativ gute Alterungsbeständigkeit und Umweltauswirkungen hat.
Der Beitrag zeigt am Beispiel der Verstärkung eines verzinkten Stahlleichtbauprofils den Unterschied zwischen Epoxid- und Acrylatklebstoffen. Die Dicke der Klebstoffschicht beträgt 0,65 mm. Der verstärkte Träger wird bei Raumtemperatur (20 °C) im 3-Punkt-Biegeversuch getestet und numerisch bei Temperaturen von -20 °C und 40 °C simuliert. Die Ergebnisse zeigen, dass die durch Kleben verstärkte Verbindung effektiv ist. Acrylat-Klebverbindungen haben den Vorteil, dass sie die Verformungen des duktilen Stahls ohne Bruch aufnehmen können.

Der Einsatz von Schweißnahtnachbehandlungsverfahren zur Optimierung wechselnd beanspruchter Stahlkonstruktionen in Hinblick auf deren Lebensdauerverlängerung oder eine Reduzierung des Konstruktionsgewichts wurde in den letzten Jahren verstärkt untersucht. Dabei erwiesen sich höherfrequente Hämmermethoden als besonders wirkungsvoll zur Steigerung der Ermüdungsfestigkeit. Der vorliegende Artikel zeigt die Potentiale der Verfahren auf und belegt deren Einfluss auf das Rissinitiierungs- und Rissfortschrittsverhalten von Schweißnähten. Anhand eines entwickelten Bemessungsmodells wird eine Möglichkeit der rechnerischen Erfassung der positiven Wirksamkeit der Verfahren dargelegt.

Reasons and calculation of the improved fatigue life of welds treated with high frequency peening methods
The application of post weld treatment methods in order to optimize fatigue loaded steel structures in view of an extension of their service life or a reduction of the construction weight has been studied intensively in the last years. High frequency peening methods proved to be extreme effectively in order to increase the fatigue strength. The following article shows the potentials of the methods and proves their influence on the crack initiation and crack propagation behaviour of welds. With help of a developed design procedure the possibility of respecting the positive effect on the fatigue strength during the design is provided.

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Anlass für den folgenden Beitrag war eine Lücke in den bestehenden Regelwerken für den Fall mit Auflastfiltern beim Nachweis der Sicherheit gegen hydraulischen Grundbruch. Zunächst wird eine Literaturübersicht über wesentliche Arbeiten zur Frage des hydraulischen Grundbruchs mit und ohne Auflastfilter gegeben. Danach werden die Vorgaben aus den maßgebenden Regelwerken zusammengestellt. Erste Ansätze werden vorgestellt, wie seitliche Reibungskräfte in einem Auflastfilter angesetzt werden können, und es werden offene Fragen angesprochen, die in dem darauffolgenden ergänzenden Beitrag von Odenwald und Herten aufgegriffen und behandelt werden.

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Die Ausführung von hochbewehrten Stahlbetonbauteilen wird durch die Verwendung von großen Stabdurchmessern erheblich vereinfacht. In der aktuellen europäischen Normung [1, 2] beträgt der maximal zulässige Bewehrungsstabdurchmesser 40 mm. Stabdurchmesser > 40 mm erfordern eine bauaufsichtliche Zulassung. Allerdings enthält aktuell die Stahlbetonnormung [1, 2] eine Reihe von Zusatzregeln für die Konstruktion mit großen Stabdurchmessern (> 32 mm). Da nur wenige Untersuchungen zum Tragverhalten von Stahlbetonbauteilen mit großen Stabdurchmessern > 32 mm vorliegen, wurden das Verbundverhalten und das Tragverhalten von Übergreifungsstößen mit großen Stabdurchmessern in einem Forschungsvorhaben der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) an der RWTH Aachen untersucht. Die Übertragbarkeit der Bemessungsregeln für Übergreifungen von herkömmlichen Stabdurchmessern auf große Stabdurchmesser und die Erfordernis der Zusatzregeln für große Stabdurchmesser in EC2 [1] und EC2/NA [2] wurden überprüft. Dazu wurden 28 Beam-End-Versuche und acht Vierpunkt-Biegeversuche durchgeführt, um den Einfluss von Stabdurchmesser, Verbundlänge, Betondruckfestigkeit, Querdruck, Querbewehrung und Betondeckung zu bestimmen [3].
In diesem Artikel werden die Versuchsergebnisse von Verbundversuchen und Versuchen an Übergreifungsstößen mit Bewehrungsstäben > 32 mm zur Beurteilung der Zusatzregeln in EC2 [1] und EC2/NA [2] beschrieben.

Checking of additional rules for 40 mm according to EC2 - Part 1: Bond and lapped joints
The detailing of reinforcement of high impact structures can be simplified significantly by reinforcing bars with large diameters. According to the current European design and construction standard [1, 2] the valid maximum reinforcing-bar diameter is 40 mm. Bar diameters 40 mm are subject to technical approvals. In addition to the detailing rules for conventional bar diameters, tight restrictions regarding construction with large diameter bars (> 32 mm) exist [1, 2]. Since little investigation for the design and construction of structures with large diameter bars > 32 mm has been done, the bond behavior and the performance of lapped joints of reinforcing bars with large diameters were investigated at RWTH Aachen University within a research project funded by the German Federation of Industrial Research Associations (AiF). In this study, the transfer of design rules for laps for conventional bar diameters according to EC2 [1] and EC2/NA [2] to large diameter bars and the requirement of tight regulations for large diameter bars were analysed. Therefore, 28 beam-end tests and eight four-point bending tests were conducted to determine the effects of bar diameter, bond length, concrete strength, pressure transverse to the potential plane of splitting and confinement by stirrups as well as concrete cover.
This paper presents the test results of bond tests and tests on lapped joints with large diameters > 32 mm and a comparison with EC2 [1] and EC2/NA [2].

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Das in diesem Beitrag vorgestellte numerische Rechenmodell für Beton- und Stahlbetonstrukturen unter Brandeinwirkung umfasst die instationäre thermische und mechanische Analyse unter Berücksichtigung der Temperaturabhängigkeit der thermischen und mechanischen Eigenschaften des Betons und des Bewehrungsstahls im Rahmen des im Eurocode 2, Teil 1-2, enthaltenen phänomenologischen Ansatzes. Als Grundlage für das konstitutive Modell für Beton unter hohen Temperaturen dient ein auf der Plastizitätstheorie in Kombination mit der Schädigungsmechanik beruhendes Werkstoffmodell, für den Bewehrungsstahl wird ein elasto-plastisches Materialmodell verwendet. Das vorgestellte Rechenmodell wird anhand der numerischen Simulation von Brandversuchen an scheibenförmigen Betonprobekörpern und eines Großversuches an einer Stahlbetonplatte unter Brandeinwirkung überprüft und zur Prognose des Tragverhaltens eines in offener Bauweise hergestellten Tunnelbauwerks unter Brandeinwirkung angewendet.

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In großen Braunkohlenkraftwerken werden die Kesselgerüste in aller Regel als Stahlkonstruktionen ausgeführt. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die aus Gründen der betrieblichen Sicherheit erforderlichen Stahlbetontreppentürme in ein ansonsten aus Konstruktionsstahl gefertigtes Kesselgerüst zu integrieren. Im Beitrag wird ein mögliches Konzept für eine solche Mischbauweise vorgestellt.

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The Gibraltar strait connection project is a very complex one, from its history to the various aspects of the present design stage. The preliminary design of the Gibraltar Tunnel was ready in 1996 but its revision became unavoidable because of the new findings about the geological conditions. The design update turned out to be rather more than a simple design review. The geotechnical characteristics had to be reconsidered for the purpose of the geomechanical computations, which focused on the possibility to realise the tunnel in the worst possible conditions: 200 meters of ground overburden and 50 atmospheres of water pressure is a quite different situation from the one the tunnelling industry is usually facing. Through a broad series of analyses (2D and 3D) and parametric studies, it was possible to ascertain that from a geotechnical point of view the tunnel is feasible provided a series of conditions are fulfilled. The feasibility depends on the possible working conditions for slurry shields or EPB. The drainage is an important factor in order to modify the stress field around the tunnel. Apart from in depth knowledge of the hydrogeological and geotechnical characteristics of the breccias in the centre of the Strait, major technological developments over the next years will be necessary for allowing the construction of the Gibraltar Tunnel.

Die Querung der Meerenge von Gibraltar ist von den ursprünglichen Ideen bis zum heutigen Projekt ein äußerst anspruchsvolles Vorhaben. Ein Vorprojekt für einen Tunnel zwischen Spanien und Marokko bestand bereits 1996, musste jedoch aufgrund neuer geologischer Erkenntnisse revidiert werden. Die Revision umfasste jedoch weit mehr als eine einfache Projektnachführung. Für die geomechanischen Analysen waren bislang nicht bekannte geotechnische Eigenschaften des Baugrundes zu berücksichtigen, um die Prüfung der Machbarkeit unter ungünstigen Bedingungen zu gestatten: 200 m Überdeckung bei 50 Atmosphären Wasserdruck sind doch unübliche Bedingungen im Untertagebau. Mittels einer umfassenden Reihe von 2D- und 3D-Analysen konnte der Beweis der Machbarkeit unter bestimmten Voraussetzungen erbracht werden: Diese hängt von den möglichen Arbeitsbedingungen eines Slurry- oder EPB-Schilds ab, wobei die Dränage eine zentrale Rolle für das Spannungsfeld in der Umgebung des Tunnels spielt. Außer verbesserter Kenntnisse der hydrogeologischen und der geotechnischen Eigenschaften insbesondere der Brekzien in Tunnelmitte, werden erhebliche technische Entwicklungen notwendig sein, um den Gibraltartunnel bauen zu können.

In einer ersten Veröffentlichung wurde für den Ermüdungsnachweis an dem geschweißten Detail mit zwei Längsnähten einer eingleisigen Eisenbahnbrücke mit Trogquerschnitt und einem 120 mm dicken Stahlgrobblech als Fahrbahndeck das Kerbspannungskonzept als geeignet beschrieben. Es wurden die Grundlagen für die Ermittlung der Kerbspannungen mittels FEM dargelegt, es wurde gezeigt, wie die Kerbfaktoren als Einzelergebnisse zu Funktionen zusammengefasst werden können, und es wurde eine von insgesamt neun Kerbfunktionen (sechs für die obere Schweißnaht, drei für die untere Schweißnaht) detailliert hergeleitet. In der vorliegenden Arbeit werden für die obere Schweißnaht die übrigen fünf Kerbfunktionen und das Zusammenwirken der Schnittgrößen mitgeteilt und diskutiert. Anhand eines Beispiels wird die praktische Nachweisführung gezeigt. Für die Dimensionierung der Schweißnähte erweist sich der Ermüdungsnachweis für die Längsrichtung als das maßgebende Kriterium. Schließlich werden Hinweise für die Wahl der Schweißnahtdicken gegeben.

Modified notch functions for a welded detail of a through-bridge
In a previous paper, the notch tension concept was presented as an appropriate tool for the fatigue verification of a welded detail occurring in single-track railway through bridge with a 120 mm thick steel deck-plate. The basics for the computation of the notch stresses using a finite element program were argued and the merging of single results to functions was described. To illustrate the procedure, the notch function was derived in detail for one of nine critical spots (six at the upper weld, three at the lower weld). In this paper, the remaining notch functions for the upper weld are derived considering the interaction of sectional forces. The practical application of the derived formulae is explained by a numerical example. Controlling item for the welds is the fatigue verification for the longitudinal carrying action. Finally, hints referring to the throat depths are given.

Bei torsionsbeanspruchten Stäben mit Kastenquerschnitten ist es in der Regel ausreichend, die Wölbkrafttorsion nur an den Stellen eines Einzeltorsionsmoments (Auflager- oder eingeprägtes Moment) zu untersuchen, und dies auch nur, wenn das Moment nicht an einem frei verwölbbaren Stabende angreift. Außerdem dürfen bei statisch unbestimmten Systemen die Auflagertorsionsmomente vereinfachend unter vollständiger Vernachlässigung der Wölbkrafttorsion bestimmt werden, weil deren Einfluß von der Stelle des Einzeltorsionsmoments aus rasch abklingt und somit die Torsionsdrehwinkel nur unwesentlich beeinflußt. Der vorliegende Beitrag erlaubt die Ermittlung der Wölbnormal- und -schubspannungen an den genannten Stellen mit Hilfe von Diagrammen oder alternativ mit Hilfe von Formeln, die nur von zwei Querschnittsparametern abhängen; dabei brauchen weder sekundäres Torsionsmoment noch Wölbmoment bestimmt zu werden. Die verwendete Theorie berücksichtigt die sekundären Schubverformungen, was bei geschlossenen Querschnitten stets erforderlich ist.